ついての雑学・うんちく・豆知識・トリビアを集めたサイトです。金属元素は電子を放出して陽イオンになりやすい。陽イオンどうしは電気的に反発しあうが、放出した電子(負の電荷を帯びた粒子)が間に入り、陽イオンどうしを集合させている。この電子を自由電子といい、金属特有の性質は自由電子によるものが多い。・伝導性が大きい:電気や熱をよく導く。伝導性が大きいのは銀、次に銅。・金属光沢がある:金属には特有の光沢がある。金属の中には、ある温度以下では電気抵抗がゼロになるものがあり、この現象を超伝導という。その物質が環状であれば、電場を切っても永遠に電気が流れる。この性質は超電磁石として医療機器やリニアモーターカーに利用されている。単体のケイ素やゲルマニウムは金属と絶縁体の中間の電気伝導性を示し、半導体と呼ばれる。半導体はトランジスターなどに利用されている。金属は天然では、金・白金は単体で存在するが、そのほかの金属は鉱物中に酸化物や硫化物の化合物の形で存在している。鉱物などから金属の単体を取り出すことを製錬という。不純物を含んだ金属の純度を上げ精製する課程を精錬という。鉄の単体は赤鉄鉱(主成分Fe2O3)や磁鉄鉱(主成分Fe3O4)とコークス(C),石灰石CaCO3を溶鉱炉に入れ、熱風を送ると、コークスが一酸化炭素COになり、Fe2O3やFe3O4を還元することで得られる。ここで得られた鉄を銑鉄といい炭素が3~5%含まれている。これを、転炉に移して酸素を吹き込むと、炭素分がCO2となって抜け、0.04~0.25%の鉄になる。純度が99%程度の粗銅の板を陽極に、純銅の板を陰極に用いて電解すると、粗銅板はCu2+になって溶け、陰極に純度99.99%以上の銅が陰極に析出する。これを銅の電解精錬という。電解液には硫酸銅(II)の硫酸酸性溶液を用い、50~60°C,0.2~0.5Vで電解する。このとき、イオン化傾向が銅より大きいニッケルなどの不純物は、陽イオンとなって溶ける。イオン化傾向が銅より小さい銀や金は陽極の下に落ちてかたまり陽極泥となる。塩化ナトリウムNaCl(融点801°C)に、凝固点降下剤として塩化カルシウムCaCl2を加えると、約600°Cで溶解する。この溶解液を電解液として陰極に鉄、陽極に炭素を用いて電気分解すると、次のような反応によって陰極に金属ナトリウムが得られる。このとき、CaはNaよりもイオン化傾向が少し大きいので、酸化されない。)アルミニウムの製錬アルミニウム鉱石のボーキサイトから不純物を除いて得られたアルミナ(Al2O3,融点2015°C)に氷晶石(Na3AlF6)を加えて加熱すると970°Cで融解する。この融解液を、両極に炭素を用いて電気分解すると、陰極に融解したアルミニウムが得られる。)合金2種類以上の金属を溶かし合わせるか、金属に非金属を溶かし込んだものを合金という。合金にすることにより、もとの金属にない優れた性質を持つようになり、単体で用いるよりも、色々なところで利用されている。鉄にクロムを溶かした合金で、クロムの酸化物の被膜ができ表面を保護するので、さびにくく光沢が持続する。チタン合金チタンは比較的軽く酸化被膜により耐食性に優れている。チタンにアルミニウム,鉄,クロムなどを添加し合金としたものをチタン合金といい、色々なチタン合金が実用化されている。めっき金属の表面を、腐食しにくい金属で覆う方法をめっきという。金属の陽イオンを含む水溶液に金属鉄を入れ、電気分解などを行うと、金属の表面で、陽イオンが還元され単体が析出し、鉄の表面を覆い、めっきできる。トタンブリキ3)セラミックス本来、セラミックスとは土器・陶器・磁器といった「やきもの」を意味した。今日では、非金属元素の無機質固体材料を意味する。陶磁・セメント・ガラスが例である。粘土を水でこね、ろくろなどで成形する。乾燥すると水分が90%除かれる。その後、約700°Cで焼く(素焼きという)と、水分がほとんど除かれる。釉薬(うわぐすりともいい、色々な金属の化合物からなる顔料)を塗り約1300°Cで焼き(本焼きという)、ゆっくり冷やす。この課程を経て磁器ができあがる。磁器は硬く、水にとけない。これは、焼くことにより粘土の成分が部分的に融け、粘土粒子が接着して固まること(焼結という)による。高級食器,高級タイル,装飾品などセメント2つの物体を貼り合わせるものをセメントという。一般に建築材料として使われるセメントは、ポルトランドセメントである。これは、石灰岩(CaCO3),珪酸質粘土(SiO2,Al2O3,H2Oなど),酸化鉄(Fe2O3)を粉砕し混ぜ合わせ、回転釜で約1500°Cに加熱・焼結させた焼結体(ケイ酸カルシウムとアルミン酸カルシウム)に少量のセッコウCaSO4・H2Oを加えて微粉砕した混合物である。セメントに水を加えると、セメント粒子の水和が起こり硬化する。セッコウは硬化のプロセスをおそくするためにくわえられる。セメントに砂利と砂混ぜたものをコンクリート、セメントに砂を混ぜたものをモルタルという。コンクリート圧縮には強いが、引っぱりには弱い。そこで、その逆の性質を持つ鋼と組み合わせ、互いの弱点を補った建築材料が鉄筋コンクリートである。ガラスガラスの主成分は二酸化ケイ素SiO2である。SiO2は天然では石英や水晶として産出し、砂状のものはケイ砂とよばれる。これらは、SiO2の正四面体構造が三次元的にいくつも結合した結晶である。石英ガラスは、石英を約2000°Cに加熱・融解し、成形し、凝結させたものである。この固体では、SiO2の配列が結晶でみられる規則性がない。このような粒子の配列に規則性のない固体を非晶質(アモルファス)という。ガラスは非晶質で、決まった融点がなく、ある温度幅で軟化する。この温度を軟化点という。板ガラス,容器,レンズ,プリズム,耐熱食器,理化学器具,光学器具,半導体製造器具,医療器具,装飾品など4)機能性材料プラスチック,金属,セラミックスなどの材料を組み合わせてたりして、新しい機能を持たせた素材。ファインセラミックス従来のセラミックスは、さびない・硬い・熱に強いという長所があるが、もろい・温度変化に弱い・加工しにくいという欠点がある。そこでこの欠点を除くため、精製した原料や人工的に合成した原料(炭化ケイ素SiC,窒化ケイ素Si3N4)を用いた製品をファインセラミックスといい、IC(集積回路)の基板,ガスタービンやエンジン,人工骨や人工関節,など、幅広く利用されている。通信や胃カメラに使われる光ファイバーは、高純度の石英ガラスを主体としている。中心部の屈折率を周囲部より大きくし、端から入った光が壁から逃げないように工夫されている。プラスチック(FRP,強化プラスチック)ガラス繊維、炭素繊維などで織った布をプラスチックに塗り固めた素材。スキー板,テニスラケットなどに用いられる。・繊維強化金属(FRM)セラミック繊維,金属繊維にアルミニウム,マグネシウム,チタンなどの金属を組み合わせた素材。航空機部品などに用いられる。文系の雑学・豆知識テクノロジーの雑学・豆知識スターをつけました引用をストックしましたストック一覧を見る閉じる引用するにはまずログインしてくださいログイン閉じる引用をストックできませんでした。再度お試しください閉じる限定公開記事のため引用できません。